了解电活性细菌的胞外电子转移(EET)过程具有重要意义。在集成EET电流中区分部分电流与直接(DET)和介导电子转移(MET)途径是至关重要的,但也是具有挑战性的。
近日,国际学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)在线发表了材料与能源学院胡卫华教授团队的研究论文《利用斜入射光反射差成像解耦测量电活性细菌胞外电流》(Disentangling extracellular current of electroactive bacteria with oblique-incidence reflection difference imaging)。该研究创新性地利用反射光学成像技术(斜入射光反射差,OIRD),实现了对电活性细菌胞外电流中直接和间接电流的解耦测量,为研究微生物电化学和设计优化相关器件提供了新的研究方法和思路。

在这项工作中,研究人员报告了一种利用OIRD成像与聚苯胺(PANI)基双电极耦合来解开细菌阳极中DET和MET部分电流的新方法。聚苯胺薄膜作为电致变色电子受体,将电流信息转化为OIRD光信号,从而实现EET电流的映射。在PANI完全还原后,局部EET电流关闭,细菌分泌的可溶性介质被迫在附近对应的PANI电极上放电,从而实现MET电流的成像。通过这种方式,可以成功地在种群水平上测量粘附细菌产生的DET和MET电流。从单个细菌的平均DET和MET电流进一步量化,以阐明EET的原理。因此,这项工作为DET/MET反褶积提供了一个强大的工具,并为EET过程提供了有价值的科学见解。
西南大学为论文唯一完成单位,胡卫华教授为通讯作者,乔琰教授给予了学术指导和大力支持。材料与能源学院硕士研究生钱仕武为论文第一作者,硕士研究生王晨雨、方常祥、李萌参与了此项工作。西南大学仪器设备共享平台、西南大学材料与能源学院仪器设备共享服务平台的热场发射扫描电镜、表面等离子体共振成像仪、AUTOLAB302电化学测试仪等在本论文实验检测中提供了关键的技术服务支撑。
据悉,西南大学仪器设备校级平台及材料与能源学院仪器设备共享服务平台拥有透射电镜、热场发射扫描电镜、X射线光电子能谱仪、X射线粉末衍射仪、固体表面Zeta电位仪、激光共聚焦拉曼光谱仪、紫外可见近红外光分光光度计等大型仪器设备,可开展材料微观形貌及组成、结构与成分、光电性能、热学行为、流变性质、形变性等方面的专业分析测试。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-62467-6
西南大学大型仪器设备共享信息化服务平台主页链接:http://dygx.swu.edu.cn
(文字、图片:刘峰、胡卫华 初审:李朝明 复审:彭红军 终审:卢坤)